西北工业大学
2010年硕士研究生入学考试试题
试题名称：材料科学基础（A卷） 试题编号：832
说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 页
一、 简答题（每题10分，共50分）
1. 请解释γ-Fe与α-Fe溶解碳原子能力差异的原因。
2. 请简述位向差与晶界能的关系，并解释原因？
3. 请简述在固态条件下，晶体缺陷、固溶体类型对溶质原子扩散的影响。
4. 请分析、解释在正温度梯度下凝固，为什么纯金属以平面状生长，而固溶体合金却往往以树枝状长大？
5. 铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种？它们的成分有何不同？平衡结晶后是什么样的形态？
二、 作图计算题（每题15分，共60分）
1. 写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶面指数，并求ACH晶面的晶面间距，以及FGD’与A’B’C’D’两晶面之间的夹角。（注：G、H点为二等分点，F点为三等分点）
2. 请判断图示中和两位错各段的类型，以及两位错所含拐折（bc、de和hi、jk）的性质？若图示滑移面为fcc晶体的（111）面，在切应力的作用下，两位错将如何运动？（绘图表示）
3. 某合金的再结晶激活能为250KJ/mol，该合金在400℃完成再结晶需要1小时，请问在390℃下完成再结晶需要多长时间。（气体常数R=8.314L/mol·K）
4. 请分别绘出fcc和bcc晶体中的最短单位位错，并比较二者哪一个引起的畸变较大。
三、 综合分析题（共40分）
1、 请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制，并阐述机理。（15分）
2009年西北工业大学硕士研究生入学试题参考答案
一、 简答题（每题10分，共60分）
1. 在位错发生滑移时，请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l与柏氏矢量b、外加切应力τ与柏氏矢量b、外加切应力τ与位错线l之间的夹角关系，及位错线运动方向。（请绘表格作答，答案务必写在答题册上）
答：
2. 什么是置换固溶体？影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？形成无限固溶体的条件是什么？
答：溶质原子取代溶剂原子，并保持溶剂结构的合金相称为置换固溶体。
影响因素有：1）原子尺寸；2）晶体结构；3）电负性；4）电子浓度
两组元晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。
3. 置换扩散与间隙扩散的扩散系数有何不同？在扩散偶中，如果是间隙扩散，是否会发生柯肯达尔效应？为什么？
答：间隙扩散系数与空位浓度无关，而置换扩散系数与空位浓度有关（可用公式表示）。一般地，间隙扩散系数大于置换扩散系数。
不会发生。因为间隙扩散中考虑间隙原子定向流动，未考虑置换互溶式扩散。
4. 在室温下对铁板（其熔点为 1538℃ ）和锡板（其熔点为 232℃ ），分别进行来回弯折，随着弯折的进行，各会发生什么现象？为什么？
答：根据T再＝（0.35～0.45）Tm可知
Fe在室温下加工为冷加工，Sn在室温下加工为热加工 一定角度
//
法线
一定角度
//
//
法线
//
⊥
//
法线
⊥
位错线运动方向
τ与 l
τ 与 b
b 与 l 因此随着弯曲的进行，铁板发生加工硬化，继续变形，导致铁板断裂
Sn板属于热加工，产生动态再结晶，弯曲可不断进行下去
5. 何为固溶强化？请简述其强化机制。
答：固溶强化就是溶质原子阻碍位错运动，从而使合金强度提高的现象。
主要机制包括：1）柯氏气团，即溶质原子的弹性应力场阻碍位错运动；2）玲木气团，即溶质原子降低基体层错能，使位错分解为扩展位错，阻碍位错交滑移或攀移；3）电交互作用，即带电溶质原子与位错形成静电交互作用，阻碍位错运动。
西北工业大学
2011年硕士研究生入学考试试题
试题名称：材料科学基础（A卷） 试题编号：832
说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 页
一、 简答题（每题10分，共50分）
1. 请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。
2. 何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？
3. 什么是离异共晶？如何形成的？
4. 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。
5. 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？
二、 作图计算题（每题15分，共60分）
1、 写出{112}晶面族的等价晶面。
2、 请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2aaa
3、 已知某晶体在500℃时，每1010个原子中可以形成有1个空位，请问该晶体的空位形成能是多少？（已知该晶体的常数a＝0.0539，波耳滋曼常数K＝1.381×10-23 J / K）
4、单晶铜拉伸，已知拉力轴的方向为[001]，ζ=106 Pa，求(111)面上柏氏矢量的螺位错线上所受的力（）
三、 综合分析题（共40分）
1. 经冷加工的金属微观组织变化如图a所示，随温度升高，并在某一温度下保温足够长的时间，会发生图b-d的变化，请分析四个阶段微观组织、体系能量和宏观性能变化的机理和原因。
2. 根据Ag-Cd二元相图：
1) 当温度为736℃、590℃、440℃和230℃时分别会发生什么样的三相平衡反应？写出反应式。
2) 分析Ag-56%Cd合金的平衡凝固过程，绘出冷却曲线，标明各阶段的相变反应。
3) 分析Ag-95%Cd合金的平衡凝固与较快速冷却时，室温组织会有什么差别，并讨论其原因。
西北工业大学材料科学基础考研真题答案
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2021年硕士研究生入学考试试题 答案
试题名称：材料科学基础 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 页 共
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一、 简答题（每题10分，共50分）
1. 请简述滑移和孪生变形的特点？ 答：
滑移变形特点：
1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度
3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上
4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向 孪生变形特点：
1) 部分晶体发生均匀切变
2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大
4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸
2. 什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？
答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3. 在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯
铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。 铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心
立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。因而铜的塑性好于铁。
